專利名稱：改進的流化催化裂化催化劑兩段再生方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于流化催化裂化催化劑再生方法的改進。重質(zhì)油在催化裂化反應(yīng)過程中，除生成輕質(zhì)烴類外，還生成焦炭，沉積在催化劑表面上，使催化劑活性下降。一般采用氧化再生的方法，把催化劑上的焦炭燒掉，以恢復(fù)催化劑的活性，這一過程稱為催化劑再生。再生后的催化劑稱為再生催化劑，含焦炭的催化劑稱為待生催化劑。其殘余的焦炭量對恢復(fù)催化劑活性影響較大，特別對分子篩和超穩(wěn)分子篩催化劑更為顯著。因此，強化再生過程是近年來國內(nèi)外有關(guān)公司和科研及設(shè)計單位開發(fā)和研究的一項課題。
目前，對催化劑兩段再生方法的專利主要有三種型式美國專利號USP3，563，911公開的兩段逆流再生，兩段再生器為同軸式，第一段為低速湍流床置于第二段再生器上方，第二段為快速床。待生催化劑先經(jīng)一段，在一段用含氧再生氣體和二段再生煙氣進行再生，部分再生的催化劑由外循環(huán)管自流進入第二段，且用單動滑閥控制催化劑循環(huán)量。二段再生煙氣經(jīng)一段密相和稀相合流進入能量回收系統(tǒng)。其優(yōu)點第二段為快速床可減少傳質(zhì)阻力，溫度較高(718～816℃)，氧分壓也較大，可提高燒焦強度，二段再生煙氣中氧也可充分利用。但缺點是一段線速較低(0.75～0.9m/s)，傳質(zhì)阻力較大，兩段平均燒焦強度低。到反應(yīng)沉降器頂標高在80m以上，提升管很長，設(shè)備較龐大，投資昂貴。
美國專利號USP3，844，973的兩段再生，第一段為快速床通稱前置燒焦罐，待生催化劑先進一段燒去80～90%的炭和大部分氫，氣體線速度為0.9～3.0m/s，再生溫度677～760℃，催化劑經(jīng)部分再生后，進入烯相輸送管繼續(xù)燒焦，并將CO轉(zhuǎn)化成CO2。稀相輸送管內(nèi)氣體線速度為3.0～7.6m/s，溫度690.6～773.9℃。催化劑與再生煙氣通過稀相管出口的粗旋或快速分離設(shè)施分離，一段和二段合用一個稀相段將催化劑沉降分離，并經(jīng)二級旋風分離器至能量回收系統(tǒng)。催化劑在第二段繼續(xù)燒掉殘留炭。該專利特點一段為快速床，燒焦強度較高500～700kg/h·t，但二段氣體線速度很低0.2m/s左右，催化劑密度很大500～700kg/m3，二段只燒10%左右的炭，藏量又較大，而沒有得到合理的利用。因此平均總燒焦強度也不大。
美國專利號USP4，332，674是采用兩個獨立的湍流床兩段再生方法，一段為不完全再生，氣體線速度為0.6～0.75m/s，再生溫度630～700℃，再生煙氣中含氧量0～0.5%。經(jīng)一段部分再生后的催化劑至二段繼續(xù)再生，二段為熱再生，再生溫度為690～800℃，氣體線速度0.4～0.7m/s，再生煙氣中含氧量為3～6%。兩段分別供含氧再生氣體，兩段再生煙氣為分流式。該專利特點兩個再生器有并列式和同軸式兩種型式，第二段再生器采用高效單級外旋，設(shè)置在器外，器內(nèi)除空氣分布環(huán)，無內(nèi)部構(gòu)件，可耐高溫900℃。由于兩段再生器均為低速湍流床，傳質(zhì)阻力大，一段燒焦強度為100～150kg/h·t，二段燒焦強度為60～100kg/h·t，兩段再生器內(nèi)催化劑藏量大。兩段再生器的操作壓力不相同，再生煙氣又為分流式，需分別回收能量，故能量回收系統(tǒng)較復(fù)雜，且回收能量少，裝置能量消耗高。
在現(xiàn)有催化劑兩段再生方法中，一段或兩段為低速湍流床燒焦，而催化劑再生的燒焦過程，主要受氧氣傳質(zhì)速率的控制，因此，由于氣體線速度較低，傳質(zhì)阻力大，氣、固接觸效率低，使兩段再生沒有發(fā)揮應(yīng)有的效能。
本發(fā)明的目的是對現(xiàn)有流化催化裂化催化劑的兩段再生方法進行改進，提出了提高湍流床線速并與燒焦管串聯(lián)的兩段再生方法。
本發(fā)明的技術(shù)特點是第一段再生，待生催化劑在燒焦管中，在氣體線速2～8m/s，溫度630～710℃，再生煙氣含氧量大于4V%條件下，催化劑燒掉部分焦炭后(以下稱該催化劑為部分再生催化劑)，與再生煙氣并流或與再生煙氣分離后進入湍流床，在氣體線速1～3m/s，溫度680～750℃，再生煙氣含氧量大于0.5V%條件下，繼續(xù)燒焦，得到再生催化劑。一部再生催化劑進入反應(yīng)器，另一部分返回燒焦管，以提高燒焦溫度。
以下結(jié)合附圖詳細敘述本發(fā)明的內(nèi)容和特點。


圖1是本發(fā)明燒焦管與湍流床同軸式布置的催化劑再生方法的示意圖。含焦炭待生催化劑由管[1]進入燒焦管[2]的下部，與來自再生催化劑外循環(huán)管(以下稱外循環(huán)管)[3]的再生催化劑混合，含氧再生氣經(jīng)管[7]，通過分布器[8]至燒焦管[2]，進行燒焦。部分再生催化劑和再生煙氣并流經(jīng)分布板[4]，至再生器[6]的湍流床[5]，含氧再生氣經(jīng)管[9]進入湍流床。在湍流床繼續(xù)進行燒焦，得到再生催化劑。一部分再生催化劑，經(jīng)管[12]進入反應(yīng)器，進行烴類催化裂化反應(yīng)，另一部分再生催化劑，經(jīng)外循環(huán)管[3]返回燒焦管[2]，以提高燒焦管溫度。再生煙氣進入再生器稀相段[10]，經(jīng)旋風分離器[11]分離出部分夾帶的催化劑后，進入煙氣能量回收系統(tǒng)。
圖2與圖1所示催化劑再生方法雷同，其不同點是圖2燒焦管[2]伸入再生器[6]的稀相段[10]中，其出口與旋風分離器[13]相連。部分再生催化劑與煙氣分離后，進入再生器[6]的湍流床[5]。圖2中其它設(shè)備代號為待生催化劑管[1]，外循環(huán)管[3]，含氧再生氣管[7]和[9]，分布器[4]和[8]，高效單級旋風分離器[11]，再生催化劑入反應(yīng)器管[12]。
圖3是本發(fā)明燒焦管與湍流床并列式布置催化劑再生方法示意圖。含焦炭的待生催化劑由管[1]進入燒焦管上流段[2]，與來自外循環(huán)管[4]的再生催化劑相混合。含氧再生氣由管[5]經(jīng)分布器[6]進入燒焦管上流段[2]。催化劑在燒焦管上流段[2]和下流段[3]燒掉部分焦炭后，部分再生催化劑與再生煙氣并流進入含氧再生氣管[7]，與含氧再生氣混合后，經(jīng)分布板[8]進入湍流床[9]，繼續(xù)進行再生，燒掉殘留炭。一部分再生催化劑經(jīng)管[10]進入反應(yīng)器，另一部分再生催化劑經(jīng)外循環(huán)管[4]返回燒焦管上流段[2]。進入再生器[11]稀相段[12]的再生煙氣，經(jīng)旋風分離器[13]分出夾帶的部分催化劑后，進入能量回收系統(tǒng)。
圖4與圖3所示催化劑再生方法雷同，其不同點是圖4燒焦管下流段出口[3]伸入到湍流床[9]中，且位于分布器[8]的上方。圖4中其它設(shè)備代號為待生催化劑管[1]，燒焦管上流段[2]、含氧再生氣管[5]和[7]，分布管[6]和[8]，再生器[11]稀相段[12]，外循環(huán)管[4]，再生催化劑入反應(yīng)器管[10]，旋風分離器[13]。
圖1至圖4所示催化劑再生方法的操作條件是，燒焦管氣體線速度2～8m/s，再生溫度630～710℃，再生煙氣含氧量大于4V%;湍流床氣體線速度1～3m/s，再生溫度680～750℃，再生煙氣含氧量大于0.5V%。
催化劑再生操作壓力一般為0.2～0.4MPa(絕)，燒焦時間一般小于3min。
本發(fā)明的優(yōu)點是1、一段采用燒焦管，氣體線速度高，氣-固兩相更接近活塞流，氧分壓高，催化劑再生速度快。二段為高速湍流床，氣-固接觸效率高。兩段平均總燒焦強度高250～400kg/h·t，比現(xiàn)有兩段再生提高1.5～3倍，減少了再生設(shè)備投資。
2、與現(xiàn)有兩段再生相比，催化劑藏量可減少到30～40%，在相同新鮮催化劑補充量的條件下，提高了催化劑的置換率，使平衡催化劑活性提高，有利于烴類催化反應(yīng)的產(chǎn)品分布。
3、燒焦管的結(jié)構(gòu)簡單，兩段再生煙氣共用一個稀相段，簡化了能量回收系統(tǒng)，節(jié)省能量和設(shè)備投資。
4，本發(fā)明特別對現(xiàn)有催化裂化裝置的單段再生改造有利，反再系統(tǒng)只需增設(shè)燒焦管、現(xiàn)有兩器框架標高可滿足壓力平衡要求。兩器改動工作量小，投資省、施工周期短。
實施例一套年處理量為0.1Mt流化催化裂化裝置，按本發(fā)明提出的燒焦管與湍流床串聯(lián)燒焦的兩段再生方法，進行催化劑再生，燒焦管燒炭50%，燒氫100%，其再生部分的主要操作條件及結(jié)果如下表本發(fā)明 常規(guī)兩段再生再生壓力 MPa(絕) 0.3 0.3第一段(燒焦管)再生溫度，℃ 690 670第二段(湍流床)再生溫度，℃ 730 730第一段(燒焦管)氣體線速度，m/s 3 1.0第二段(湍流床)氣體線速度，m/s 2.0 0.7第一段(燒焦管)出口煙氣氧含量 V% 8.0 2.0
第二段(湍流床)出口煙氣氧含量 V% 2.0 4.0第一段(燒焦管)燒炭50%燒 炭量 kg/h 500 500第一段(燒焦管)燒氫量，kg/h 85 70第二段(湍流床)燒炭50%燒 炭量 kg/h 500 500第二段(湍流床)燒氫量，kg/h - 15總燒焦炭量，kg/h 1085 1085第一段(燒焦管)催化劑藏量，t 0.76 3.8第二段(再生器)催化劑藏量，t 2.84 5.15兩段再生催化劑總藏量，t 3.6 8.95再生燒焦總強度，kg/t.h 300 121燒焦時間，min 2.5 6.2取熱 第二段取熱 第一段取熱
權(quán)利要求
1.一種烴類流化催化裂化催化劑的兩段再生方法，其中包括(1)含焦炭的催化劑至燒焦管，在氣體線速度2～8m/s，再生溫度630～710℃，再生煙氣含氧量大于4v%條件下，燒掉催化劑上部分焦炭，得到部分再生催化劑，(2)部分再生催化劑至湍流床，在氣體線速度1～3m/s，再生溫度680～750℃，再生煙氣含氧量大于0.5v%條件下，繼續(xù)進行燒焦，得到再生催化劑，(3)一部分再生催化劑進入反應(yīng)器，另一部分再生催化劑返回燒焦管。
2.按照權(quán)利要求1所述的催化劑再生方法，其特征是含焦炭催化劑在燒焦管燒掉部分焦炭后，部分再生催化劑進入位于燒焦管上部且與燒焦管同軸布置的再生器的湍流床，繼續(xù)燒焦。
3.按照權(quán)利要求2所述的催化劑的再生方法，其特征是部分再生催化劑和煙氣并流或與煙氣分離后，進入再生器湍流床，繼續(xù)燒焦。
4.按照權(quán)利要求1所述的催化劑再生方法，其特征是含焦炭的催化劑在燒焦管燒掉部分焦炭后，部分再生催化劑進入與燒焦管并列布置的再生器湍流床，繼續(xù)燒焦。
5.按照權(quán)利要求4所述的催化劑的再生方法，其特征是部分再生催化劑與人湍流床的含氧再生氣混合后或直接進入再生器湍流床，繼續(xù)燒焦。
6.按照權(quán)利要求1所述的催化劑再生方法，其特征是含氧再生氣分別進入燒焦管和湍流床或全部進入燒焦管。
7.按照權(quán)利要求1所述的催化劑再生方法，其特征是可采用熱完全再生或加一氧化碳助燃劑完全再生或一氧化碳部分燃燒。
全文摘要
本發(fā)明提出了一種改進的流化催化裂化催化劑的兩段再生方法。特點是第一段采用燒焦管，第二段采用高氣體線速湍流床。簡化了再生設(shè)備和工藝流程，具有燒焦強度高、催化劑藏量少、活性高等優(yōu)點。
文檔編號C10G11/18GK1065286SQ92103780
公開日1992年10月14日 申請日期1992年5月25日 優(yōu)先權(quán)日1992年5月25日
發(fā)明者陳道一, 張立新, 李占寶 申請人:中國石油化工總公司洛陽石油化工工程公司